Question

12．鋁灰的回收利用方法很多，現(xiàn)用含有Al₂O₃、SiO₂和少量FeO•xFe₂O₃的鋁灰制備Al₂（SO₄）₃•18H₂O，工藝流程如圖：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）加入過(guò)量稀H₂SO₄溶解Al₂O₃的離子方程式是6H⁺+Al₂O₃=2Al³⁺+3H₂O．
（2）流程中加入的KMnO₄也可用H₂O₂代替，若用H₂O₂發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為H₂O₂+2FeSO₄+H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+2H₂O．
（3）已知：濃度均為0.1mol/L的金屬陽(yáng)離子，生成氫氧化物沉淀的pH如表：

	Al（OH）3	Fe（OH）2	Fe（OH）3
開(kāi)始沉淀時(shí)	3.4	6.3	1.5
完全沉淀時(shí)	4.7	8.3	2.8

步驟③的目的是亞鐵離子氧化為鐵離子，并將鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去；若在該濃度下除去鐵的化合物，調(diào)節(jié)pH的最大范圍是2.8≤PH＜3.4．
（4）已知K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）•c³（OH^-）=4.0×10^-38，常溫下，當(dāng)pH=2時(shí)，F(xiàn)e³⁺開(kāi)始沉淀的濃度為4.0×10^-2mol/L．
（5）操作④發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H2O=5MnO₂↓+4H+．
（6）操作⑤“一系列操作”，下列儀器中用不到的是B（填序號(hào)）．
A．蒸發(fā)皿     B．坩堝      C．玻璃棒     D．酒精燈   E．漏斗．

Answer 1

分析 鋁灰水洗過(guò)濾除去不溶性雜質(zhì)SiO₂，加入過(guò)量稀硫酸酸溶過(guò)濾，得到濾液中含有Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺，加入高錳酸鉀溶液調(diào)節(jié)溶液PH氧化亞鐵離子為鐵離子，加入MnSO₄和過(guò)量的高錳酸鉀溶液反應(yīng)生成二氧化錳沉淀，過(guò)濾得到濾液中主要是鋁離子，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌得到硫酸鋁晶體；
（1）Al2O3溶于過(guò)量硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和水；
（2）過(guò)氧化氫酸性溶液中氧化硫酸亞鐵為硫酸鐵；
（3）步驟③是將亞鐵離子氧化為鐵離子，并將鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去，調(diào)節(jié)pH值的范圍是沉淀鐵離子不沉淀鋁離子2.8≤PH＜3.4；
（4）當(dāng)pH=2時(shí)，c（OH^-）=1×10^-12mol/L，根據(jù)K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）•c³（OH^-），可計(jì)算得Fe³⁺開(kāi)始沉淀的濃度；
（5）操作④的作用是利用硫酸錳和高錳酸鉀反應(yīng)生成二氧化錳沉淀除去；為了驗(yàn)證該操作所得固體中確實(shí)含有MnO₂；
（6）在操作⑤的“一系列操作”是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌，依據(jù)操作風(fēng)分析所需儀器．

解答 解：鋁灰水洗過(guò)濾除去不溶性雜質(zhì)SiO₂，加入過(guò)量稀硫酸酸溶過(guò)濾，得到濾液中含有Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺，加入高錳酸鉀溶液調(diào)節(jié)溶液PH氧化亞鐵離子為鐵離子，加入MnSO₄和過(guò)量的高錳酸鉀溶液反應(yīng)生成二氧化錳沉淀，過(guò)濾得到濾液中主要是鋁離子，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌得到硫酸鋁晶體；
（1）Al₂O₃溶于過(guò)量硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和水，反應(yīng)的離子方程式為：6H⁺+Al₂O₃=2Al³⁺+3H₂O，故答案為：6H⁺+Al₂O₃=2Al³⁺+3H₂O；
（2）過(guò)氧化氫酸性溶液中氧化硫酸亞鐵為硫酸鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：H₂O₂+2FeSO₄+H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+2H₂O；故答案為：H₂O₂+2FeSO₄+H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+2H₂O；
（3）步驟③是將亞鐵離子氧化為鐵離子，并將鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去，調(diào)節(jié)pH值的范圍是沉淀鐵離子不沉淀鋁離子2.8≤PH＜3.4；
故答案為：亞鐵離子氧化為鐵離子，并將鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去；2.8≤PH＜3.4；
（4）當(dāng)pH=2時(shí)，c（OH^-）=1×10^-12mol/L，根據(jù)K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）•c³（OH^-）可知，c（Fe³⁺）=$\frac{Ksp[Fe（OH）_{3}]}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$=$\frac{4.0×1{0}^{-38}}{（1×1{0}^{-12}）^{3}}$=4.0×10^-2mol/L，
故答案為：4.0×10^-2mol/L；
（5）2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H2O=5MnO₂↓+4H+．
（6）在操作⑤的“一系列操作”是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌，依據(jù)操作分析所需儀器為蒸發(fā)皿，玻璃棒、酒精燈、漏斗，坩堝是給固體加熱 的儀器，不需要坩堝；故答案為：B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了金屬化合物的性質(zhì)，離子方程式書寫，溶度積常數(shù)的應(yīng)用及其實(shí)驗(yàn)儀器的選擇，分析流程掌握物質(zhì)選擇和實(shí)驗(yàn)基本操作是解題關(guān)鍵，題目難度中等．